专题八 课时作业 聚焦热点命题视角，破解力学实验的创新性考法（Word练习）-【新高考方案】2024年高考物理二轮复习专题增分方略（新教材 江苏北京专用）

专题八 课时作业|聚焦热点命题视角，破解力学实验的创新性考法 1．(2023·淮安模拟)某兴趣小组设计了一个测量滑块与木板之间动摩擦因数的实验，他们先将左端带有挡板的木板固定在水平面上，处于锁定状态的压缩轻弹簧(弹簧长度较短)左端固定在挡板上，右端与待测滑块接触但不拴接，1和2是固定在木板上适当位置的两个光电门，与之连接的两个光电计时器没有画出，如图甲所示。现使弹簧解除锁定，滑块离开弹簧后，先后通过光电门1、2计时器显示的挡光时间分别为t1、t2，用游标卡尺测量滑块的宽度d，示数如图乙所示。 (1)读出滑块的宽度d＝________cm； (2)若t2＝5.0×10－2 s，则滑块通过光电门2的速度为________m/s；(结果保留两位有效数字) (3)若测量出两个光电门之间的距离为L(L远大于d)，当地的重力加速度为g，则滑块与木板之间动摩擦因数μ的表达式为____________(用字母d、t1、t2、L、g表示)。 解析：(1)20分度游标卡尺的精确值为0.05 mm，则滑块的宽度为 d＝5 mm＋9×0.05 mm＝5.45 mm＝0.545 cm。 (2)若t2＝5.0×10－2 s，则滑块通过光电门2的速度为v＝＝ m/s≈0.11 m/s。 (3)根据牛顿第二定律得μmg＝ma 根据题意，滑块做匀减速直线运动，根据运动学公式得2－2＝－2aL 联立解得μ＝。 答案：(1)0.545　(2)0.11　(3) 2．(2023·盐城模拟)某实验小组采用如图甲所示装置测量物块与水平木板间的动摩擦因数，实验步骤如下： (1)轻质弹簧一端固定，另一端拴接小物块，O点为弹簧处于原长时物块的位置。先将装置竖直放置，小物块平衡时位于A点，如图乙所示。 (2)再将装置水平放置，并将小物块从A点由静止释放，沿粗糙程度相同的水平面向右运动，最远到达B点，如图甲所示。用刻度尺测得A、B两点到O点的距离分别为xOA、xOB，且xOA＞xOB，用天平称得小物块质量为m。已知重力加速度为g，则弹簧的劲度系数k＝____________；若弹簧弹性势能表达式为kx2(k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量)，则物块与水平木板间的动摩擦因数为__________。(以上两空均用题中已知物理量的字母表示) (3)若小物块质量的测量数值比真实值偏小，则测得的动摩擦因数与真实值相比________(选填“偏大”“偏小”或“相等”)。 解析：(2)装置竖直放置，小物块平衡时，恰好位于A点，则有mg＝kxOA 解得k＝ 由能量守恒定律得kxOA2＝kxOB2＋μmg(xOA＋xOB)，解得μ＝。 (3)表达式与m无关，所以测得的动摩擦因数与真实值相等。 答案：(2)　　(3)相等 3．(2023·扬州模拟)物理创新实验研究小组用步进电机、圆盘、小物块、手机等制作了圆周运动综合探究平台，探究圆周运动中向心力、向心加速度等各个物理量之间的关系。 (1)手机内部自带加速度传感器，可测量向心加速度大小与方向，规定x、y、z三个方向的正方向如图甲所示。某同学站在转台上将手水平伸直，以不同朝向拿着手机，如图乙所示以自己身体为轴旋转，某段时间内测得y轴方向加速度—时间图像如图丙，x、z轴方向加速度为零，则该同学可以是________(填选项前的字母)。 A．将手机竖起，手机屏幕正对着自己旋转 B．手机平放在手掌上，屏幕朝上，让底边正对着自己旋转 C．手机平放在手掌上，屏幕朝上，让侧边正对着自己旋转 (2)为了测加速度传感器在手机中位置，该同学如图丁将手机沿径向平放固定在圆盘上，底边正对圆盘转轴，让步进电机带动圆盘旋转，手机的加速度、角速度等值可通过手机软件读取，由an－ω2的图像获得斜率为k(使用国际单位)，再用刻度尺测量手机底边到转轴的长度d，如图丁放大图，则d＝____________m。手机内部加速度传感器到手机底边的长度为____________(用题目所给的物理量表示)。 解析：(1)根据图像可知旋转时有沿y轴负方向的加速度，向心加速度指向圆周运动的圆心，可能是手机平放在手掌上，屏幕朝上，让底边正对着自己旋转。故选B。 (2)根据刻度尺的读数规则及题图可知 d＝101.6 mm＝0.101 6 m 根据公式an＝kω2 即旋转半径为k，手机内部加速度传感器到手机底边的长度为k－d。 答案：(1)B　(2) 0.101 6(0.101 4～0.101 8均可)　k－d 4．(2023·南通质检)小明利用图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律，所用器材包括：安装测量软件的智能手机、铁球、刻度尺、钢尺等。 (1)下列实验操作步骤，正确顺序是________。 ①将质量为m的铁球放在钢尺末端 ②迅速敲击钢尺侧面，铁球自由下落 ③传感器记录下声音振幅随时间变化曲线